不同润滑状态下炭纤维对锡青铜摩擦磨损性能的影响

短碳纤维增强锡青铜(碳/锡青铜)复合材料分别在干摩擦和有油滑状态下与钢进行了滑动对磨试验,研究了试验条件及碳纤维含量等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,碳纤维对锡青铜摩擦磨损性能的影响行为与润滑状态有关,干摩擦时碳纤维的加入可以明显提高锡青铜的摩擦磨损性能,而有油润滑时碳纤维对锡青铜的摩擦磨损性能不仅没有改善,还会带来损害。     

短碳纤维增强铜基复合材料制备新工艺

开发了一种对短碳纤维直接电镀铜的新方法,并将得到的镀铜短碳纤维直接进行冷压烧结制备铜基复合材料,对镀铜碳纤维和复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明：电镀得到的电沉积物呈疏松多孔状,且镀层均匀可控;在铜基复合材料中,碳纤维分布均匀,界面结合良好;随着碳纤维含量的增加,复合材料的抗弯强度、硬度也随之增加,但电导率、热导率有所降低;复压复烧工艺能显著提高复合材料的强度;在电镀工艺为3．0A／dm^2、60min时,制得的复合材料中碳纤维体积分数为17．9％,综合性能较佳,抗弯强度为282．1MPa,硬度为96．5HV,电导率为24．5m／（Ωmm^2）,热导率为193．2W／（mK）,经复压复烧后抗弯强度、硬度分别达到327．6MPa,119HV。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

制备了不同粒度和含量siC的铝基复合材料,与santana2000轿车用HFM605型非金属摩擦片材料配成摩擦副,于不同压力和速度条件下在MM-200型摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验,研究了其摩擦磨损性能。结果表明:摩擦因数随摩擦压力的增大而下降;比较而言,在高速高压时摩擦因数最低;复合材料中SiC粒度和含量对摩擦因数影响不大;随着siC粒度减小、含量增大,复合材料的耐磨性能逐渐提高;热处理可以明显提高复合材料的摩擦因数和耐磨性能。     

苎麻纤维增强环境友好型制动摩擦材料的研究

新型环境友好制动摩擦材料以天然植物纤维苎麻、天然矿物纤维玄武岩和硅灰石为增强体,以石墨为固体润滑剂,锆英石为磨料,蛭石为降噪剂,重晶石为空间填料,腰果酚型苯并噁嗪原位增韧酚醛树脂为基体。用定速摩擦试验机研究了苎麻纤维含量对材料摩擦因数和磨损率的影响,并应用可拓理论对摩擦性能进行了评价。结果表明:苎麻纤维可降低摩擦材料的摩擦因数,降低摩擦材料在中、高温下的磨损率;苎麻纤维在制动摩擦材料中起弱固体润滑剂的作用;苎麻纤维体积分数为5.6%左右时制动摩擦材料具有最佳的摩擦因数、磨损率及综合关联度。     

SiC长纤维增强Ti基复合材料的制备

Si C长纤维增强 Ti基复合材料在航空领域有广阔的应用前景 ,本文对其制备方法进行了评述。比较了箔 -纤维法、浆料带铸造法、等离子喷涂法及纤维涂层法制备 Ti基复合材料的优缺点及制备成本 ,认为采用纤维涂层法制备 Ti基复合材料航空发动机零部件较好。本文还用纤维涂层法制备了 SCS- 6 Si C/Ti- 10 2 3复合材料试样     

碳化硼增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

为了比较两种含量不同的碳化硼颗粒增强铝基复合材料的摩擦学性能,将其加工成销试样,在多功能摩擦磨损试验机上分别与钢盘试样进行对比摩擦磨损试验,重点研究了接触载荷和相对滑动速度对两种复合材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:碳化硼增强铝基复合材料的磨损量随载荷与相对滑动速度的增大而增大,而摩擦因数随载荷与相对滑动速度的增大而减小,较高碳化硼含量的复合材料的耐磨性能比较低含量的复合材料好.     

SiC和石墨颗粒混杂增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金方法制备了SiC和石墨混杂增强铜基复合材料,研究了该复合材料在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并通过观察磨损表面形貌,研究其磨损机理。结果表明:在摩擦过程中,SiC颗粒作为载荷的主要承载单元,起到了较好的硬质承载支点的作用,石墨颗粒则发挥了较好的自润滑减摩效果,二者协同作用明显提高了铜基复合材料的耐磨性;该复合材料的磨损机理主要以磨粒磨损为主。     

类金刚石表面改性C/C复合材料的摩擦磨损性能

采用等离子体增强化学气相沉积法在C/C复合材料基底表面制备了不同厚度的类金刚石（DLC）表面改性膜;用球-盘对磨的方式测试了C/C复合材料基底和DLC膜在干态下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的表面改性膜具有典型的DLC结构特征,均匀致密;随着沉积时间的延长,DLC膜厚度逐渐增大,膜基结合强度依次减小;C/C复合材料基底的平均摩擦因数为0.285 8,磨损率约为1.6×10^-4mm³·N^-1·m^-1,表面改性膜的摩擦因数较基底有较大程度的降低,在0.08～0.27之间,磨损率也降低了1～2个数量级,且沉积时间越长其摩擦因数越小、磨损率越低。     

固体润滑剂对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

分别制备了PTFE／碳纤维、MoS2／碳纤维混杂增强的尼龙66复合材料,用MM-2000型摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能,用SEM和XPS分析了磨损表面。结果表明：PTFE／碳纤维混杂增强可以明显改善尼龙复合材料摩擦学性能;MoS2／碳纤维混杂增强没有改善复合材料的摩擦学性能;MoS2在摩擦过程中氧化生成的MoO3充当了摩擦副之间的磨粒,其磨损机理推测为粘着和磨粒磨损的综合作用。     

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺的力学性能和摩擦磨损性能

用电子万能试验机和摩擦磨损试验机考察了短切碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(PI)复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,并通过扫描电镜(SEM)观察磨损面微观形貌,从而确定其主要磨损机理。结果表明:短切碳纤维可以提高复合材料的抗压强度,但对抗拉强度和抗弯强度的增强效果不明显,而冲击强度会有所下降。适量碳纤维的加入可以有效改善材料的摩擦磨损性能,其中10%碳纤维填充PI摩擦因数为0.12,仅为纯PI的44.4%,但随CF含量进一步增大(最大达到30%),摩擦因数趋于稳定;材料磨损率随CF加入下降了一个数量级,其中10%CF填充PI的磨损率最低,为1.83×10-8cm3.N-1.m-1。低含量碳纤维复合材料磨损机理以粘着磨损为主,而高含量时主要是磨粒磨损。     

改性碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(Si69)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对PAN基碳纤维(CF)进行表面改性处理,利用SEM、FTIR、EDX对改性前后的CF进行表征,测量接触角和表面能、力学性能和界面性能;通过湿法成形技术,制备不同改性CF增强聚酰亚胺纸基摩擦材料,并测试其孔隙率和摩擦学性能。结果表明:与未改性CF相比,Si69和A151能够有效地增加CF表面粗糙度,且新基团的引入使接触角变小,提高了CF表面活性,改善了纤维与树脂之间的结合力,使得A151-CF表面能增加了37.3%,Si69-CF表面能增加了109.4%,A151-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能增加了19.1%,Si69-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能提高了45.3%;相比未改性CF,Si69改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了20.2%,A151改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了8.8%;表面改性CF能够提高纸基摩擦材料的摩擦学性能,其中Si69改性CF增强纸基摩擦材料摩擦学性能优于A151改性CF增强纸基摩擦材料。     

蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料磨损性能研究*

作为煤矿开采中主要运煤装备,刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损,造成装备损坏,降低设备使用寿命,影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒,ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料（ZTAp-HCCI复合材料）。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究,通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散,二者为机械结合;基体增强相为(Fe,Cr)7C3,在613 ℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明,预制体在浇铸时为液相烧结,与HCCI形成冶金结合;通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用,同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢,其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。     

催化FBCVI制备碳纳米纤维增强碳/碳复合材料的组织与力学性能研究

采用薄膜沸腾气相沉积(film-boiling chemical vapor infiltration,FBCVI)工艺,制备原位碳纳米纤维增强碳/碳复合材料(carbon nanofibers-reinforced carbon/carbon composites,CNFs-C/C))。研究了致密化过程中CNFs的生长情况和催化剂的引入对材料组织结构和力学性能的影响。研究表明,致密化前期,原位生长CNFs困难;随着沉积时间延长,CNFs大量增多并被碳基体包覆,CNFs主要为碳纳米线(carbon nanowires,CNWs)。CNFs-C/C的碳基体结构为粗糙层(RL),且存在大量的生长锥。相比于未加催化剂的试样,CNFs-C/C的弯曲强度和模量分别提高了30.9%和39.1%,断裂模式为假塑性断裂。     

钢/铜混杂纤维增强摩擦材料摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为树脂基体,钢纤维-铜纤维混杂纤维作为变量,经热压烧结制备一种摩擦材料,在干摩擦条件下通过摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)对摩擦材料的表面磨损微观形貌进行观察分析,以研究钢/铜纤维混杂对摩擦材料摩擦学性能的影响。实验表明:随滑动速率的增大,材料的摩擦系数、磨损率呈现减小趋势;轻载时,材料的摩擦系数、磨损率较高,重载时,摩擦系数、磨损率则相对较低。摩擦过程中,添加钢/铜混杂纤维的材料磨损形式为塑性变形和磨粒磨损;未添加混杂纤维的材料磨损形式主要为粘着磨损。由此可见,钢/铜混杂纤维的加入可以有效提高材料的摩擦系数,降低其磨损率,明显改善材料的摩擦学性能。     

硬碳填充PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

以硬碳为填料制备了PTFE基复合材料,并研究了该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为,并探讨其磨损机制.实验结果表明:硬碳能提高FIFE硬度,硬碳/PTFE复合材料的耐磨性能明显优于纯PTFE.其摩擦因数随着硬碳含量的增加而减小.复合材料的摩擦表面SEM观察发现:纯PTFE摩擦表面分布着较明显的犁削和粘着磨损的痕迹,硬碳/PTFE的磨痕较浅,表明硬碳作为填料可有效地抑制FTFE的磨损.     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦性能与摩擦面研究

采用MM-1000型摩擦磨损试验机对以光滑层、粗糙层为基体炭的2种C/C复合材料在不同刹车压力下的摩擦磨损性能进行了测试。借助微区拉曼光谱和扫描电镜对其摩擦表面的石墨化度与形貌进行了分析。结果表明：以粗糙层为基体炭的C/C复合材料比以光滑层为基体炭的C/C复合材料有更优异的摩擦压力或温度特性。微区拉曼光谱检测证实在摩擦面上粗糙层基体炭相对光滑层基体炭更易变形,所以以粗糙层为基体炭的C/C复合材料的摩擦面在刹车压力达到0.59 MPa时便能形成较厚的摩擦膜,故其摩擦因数能在较高刹车压力下（1.05-1.82 MPa）保持较高的稳定值（0.31）,且磨损适当;而光滑层基体炭C/C复合材料需在刹车压力超过0.82 MPa时摩擦面才能形成较薄的摩擦膜,并且由于其导热系数低,高压刹车时摩擦表面氧化严重,所以高压刹车时其摩擦因数衰减大,线性磨损率大,尤其是质量损失急剧升高。     

三维编织碳/碳复合材料(C/C)的拉伸性能及损伤

C/C复合材料具有优异的高温性能 ,采用编织结构可改善其受外载时的内部应力状态 ,提高力学性能。但是 ,三维编织 C/C复合材料结构、组织的多样性 ,加大了其性能及损伤研究的难度。本文主要研究了三维编织 C/C复合材料的拉伸性能及损伤扩展过程 ,分析了影响性能的主要因素 ,并总结了材料的损伤破坏方式     

碳材料填充 PTFE 复合材料摩擦磨损性能

利用 MM-200 型磨损试验机考察了石墨、碳纤维、硬碳和软碳填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明,碳材料可以不同程度地提高 PTFE 的耐磨性,它们对PT-FE 耐磨性的提高程度各不相同,其中以硬碳填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失最小,石墨填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失较大;不同填充材料对 PTFE 摩擦因数的影响各不相同,其中石墨填充 PTFE 的摩擦因数较小.石墨、软碳填允复合材料磨损机制以粘着磨损为主,硬碳、碳纤维复合材料,则表现为粘着磨损和磨粒磨损.     

聚四氟乙烯碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能

研究了不同含量PTFE碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能,并分析了在干摩擦和水润滑条件下的磨损表面形貌和磨损机制。结果表明:添加质量分数10%~15%PTFE的复合材料体系机械性能最佳,随PTFE含量的增加,复合材料的摩擦因数下降,而磨损率呈上升趋势。水润滑下,摩擦因数和磨损率比干摩擦下都有相应的降低。干摩擦下,材料的磨损主要以塑性变形、微观破裂及破碎为主;水润滑下,这一机制明显减弱,主要表现为微切削形态。     

Friction and Wear Behavior of Copper Matrix Composites Reinforced with SiC and Graphite Particles

The objective of this paper is to investigate the friction behavior and wear mechanism of copper matrix composites reinforced with SiC and graphite particles. The results indicate that a graphite-rich mechanically mixed layer (MML) formed on the tribo-surface was responsible for the good tribological properties of the hybrid composites at low normal loads. When graphite content was high enough for delamination wear to take place at high load, wear resistance deteriorated. A continuous supply of graphite to the tribo-surface is an important precondition for the formation of a graphite-rich MML and the benefit of its anti-friction properties for the copper hybrid composites.